Trung Quốc làm nên kỳ tích từ công nghệ Mỹ ‘bỏ xó’ 60 năm trước, mở ra ‘nguồn năng lượng vô hạn’

Công nghệ này mang tên “lò phản ứng muối nóng chảy sử dụng Thori” (Thorium Molten Salt Reactor - TMSR), được kỳ vọng sẽ mở ra “kỷ nguyên năng lượng vô hạn” cho nhân loại. Theo Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS), chỉ với 1,4 triệu tấn Thori, nhân loại có thể đáp ứng nhu cầu điện cho 1,4 tỷ người trong 20.000 năm, và Trung Quốc hiện nắm tới 3/4 trữ lượng toàn cầu.

Không như uranium, Thori không hiếm, nó xuất hiện trong hầu hết các mỏ đất hiếm ở Trung Quốc. Tại mỏ Bayan Obo (Nội Mông), Thori từng bị coi là “phế liệu” trong quá trình khai thác. Giờ đây, “rác thải” ấy lại trở thành tài sản chiến lược, giúp Trung Quốc định hình con đường năng lượng mới - vừa sạch hơn, vừa ít phụ thuộc vào nguồn urani nhập khẩu.

Ngược lại, dù Mỹ và Ấn Độ cũng có tài nguyên Thori, nhưng trữ lượng phân tán, khó khai thác, khiến Trung Quốc trở thành quốc gia duy nhất sở hữu “điều kiện hoàn hảo” để thương mại hóa công nghệ này.

Nửa thế kỷ kiên trì để đổi lấy một đột phá

Ít ai biết rằng Trung Quốc đã âm thầm nghiên cứu công nghệ này từ thập niên 1970, với “Dự án 728”, dựa trên bản vẽ kỹ thuật được giải mật từ Mỹ. Tuy nhiên, do chưa khắc phục được vấn đề ăn mòn vật liệu, dự án buộc phải dừng lại.

Đến năm 2011, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc tái khởi động chương trình, coi đây là dự án chiến lược quốc gia. Hàng chục viện nghiên cứu được huy động, tập trung vào hai thách thức lớn nhất: ăn mòn vật liệu và tinh chế nhiên liệu.

Sau hàng loạt thử nghiệm, họ phát triển thành công hợp kim niken pha crom, molypden và vonfram – nền tảng giúp lò phản ứng muối nóng chảy vận hành bền vững trong môi trường khắc nghiệt.

Tháng 4/2017, Trung Quốc chính thức bắt đầu xây dựng lò phản ứng thử nghiệm TMSR-LF1, hoàn thiện vào năm 2021 và được cấp phép vận hành năm 2023. Tới giữa năm 2024, lò này đã hoạt động ổn định hơn 1.000 giờ trong điều kiện sa mạc khắc nghiệt, đạt trạng thái “nạp nhiên liệu Thori liên tục”, một bước tiến mà phương Tây từng cho là bất khả thi.

Ưu điểm của công nghệ này vượt xa việc phát điện. Nhờ nhiệt độ vận hành lên đến 700°C, lò phản ứng Thori có thể dùng để khử muối nước biển, sản xuất hydro xanh, sưởi ấm khu vực hoặc làm nguồn năng lượng cho tàu thủy. Hiệu suất sản xuất hydro cao hơn 40% so với phương pháp điện phân nước truyền thống, trong khi chi phí tương đương nhiên liệu hóa thạch.

Đặc biệt, lò phản ứng muối nóng chảy không cần nước làm mát, giúp các nhà máy hạt nhân có thể xây dựng trên sa mạc, cao nguyên hoặc đảo xa, thay vì chỉ ven biển như trước. Nhờ thiết kế dạng module nhỏ gọn, chúng có thể được vận chuyển và lắp đặt như một container, thậm chí hướng tới ứng dụng trong các tiền đồn, đảo xa hoặc căn cứ Mặt Trăng trong tương lai.

“Kẻ đi sau” vượt mặt người dẫn đầu

Cuối năm 2023, Nhà máy đóng tàu Giang Nam thuộc Tổng công ty Đóng tàu Trung Quốc công bố kế hoạch xây dựng tàu chở container 24.000 TEU chạy bằng năng lượng Thori đầu tiên trên thế giới. Con tàu dài 400 mét này sử dụng lò phản ứng muối nóng chảy Thori làm hệ thống đẩy, và đã được tổ chức phân cấp tàu biển DNV GL (Na Uy) phê duyệt nguyên tắc.

Với kích thước nhỏ gọn, mật độ năng lượng cao và độ ổn định lớn, lò phản ứng Thori được đánh giá là lý tưởng cho tàu ngầm, tàu sân bay, thậm chí cả lò phản ứng vũ trụ. Đặc biệt, Thori không thể dùng để sản xuất vũ khí hạt nhân, giúp giảm đáng kể nguy cơ phổ biến hạt nhân, một yếu tố khiến công nghệ này nhận được sự quan tâm tích cực từ cộng đồng quốc tế.

Đằng sau thành công của lò phản ứng Thori là sự trỗi dậy của chuỗi cung ứng năng lượng cao cấp “made in China”. Trung Quốc đã thiết lập hệ thống khép kín, từ khai thác quặng, tinh chế nhiên liệu, chế tạo vật liệu chịu nhiệt, xây dựng lò, xử lý chất thải đến sản xuất hydro.

Tháng 7/2024, đường ống hợp kim UNS N10003 đầu tiên do Trung Quốc tự sản xuất đã ra đời, đánh dấu việc nước này thoát phụ thuộc vào vật liệu cao cấp nhập khẩu. Hàng nghìn doanh nghiệp trong lĩnh vực thép, hóa chất và thiết bị cơ khí đã tham gia, biến chương trình Thori thành chất xúc tác cho quá trình nâng cấp công nghiệp toàn quốc.

Mỹ nhìn lại “đứa con bị bỏ rơi”

Thực tế, Mỹ từng đi trước trong lĩnh vực này với lò phản ứng MSRE tại Oak Ridge (1965), nhưng chương trình bị hủy bỏ năm 1969 vì Thori không phục vụ mục tiêu quân sự thời Chiến tranh Lạnh.

Giờ đây, khi chứng kiến Trung Quốc hoàn thiện thứ mà mình từng bỏ dở, Bộ Năng lượng Mỹ đã lặng lẽ khởi động lại chương trình muối nóng chảy. Tuy nhiên, giới chuyên gia thừa nhận Trung Quốc hiện đã đi trước ít nhất 10 năm về công nghệ, vật liệu và kinh nghiệm vận hành.

Từ chỗ là “người theo sau” trong năng lượng sạch, Trung Quốc nay đã trở thành người định hình luật chơi toàn cầu, nắm 90% xuất khẩu pin mặt trời, 67% xe điện, 85% công suất lưu trữ năng lượng. Và nếu Thori được thương mại hóa, họ sẽ kiểm soát toàn bộ toàn chuỗi giá trị năng lượng của tương lai, chính thức bước lên vị thế người viết lại luật chơi toàn cầu.